JP2005321385A

JP2005321385A - Wavelength tuning intensity measurement for surface plasmon resonance sensor

Info

Publication number: JP2005321385A
Application number: JP2005118388A
Authority: JP
Inventors: Gregory D Vanwiggeren; グレゴリー・ディー・ヴァンウィゲレン; Daniel B Roitman; ダニエル・ビー・ロイトマン
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2004-05-03
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2005-11-17
Also published as: EP1593955A2; US20050244093A1; EP1593955A3

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely detect a change in a refractive index of an analyte. <P>SOLUTION: An SPR sensor is illuminated over a wavelength range where an incident signal exists. Intensity of a reflected signal from the SPR sensor is detected with a wavelength discrimination characteristic imparted to the incident signal or the reflected signal. The wavelength discrimination characteristic is imparted in a tuning rate preliminarily assigned within the wavelength range. Then, the detected intensity is sampled at a sampling rate, and an intensity profile related to the SPR sensor is generated from the sampling in a wavelength resolution determined by the tuning rate and a sampling rate. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

表面プラズモン共振（ＳＰＲ：表面プラズモン共鳴ともいう）は、導電性フィルムと隣接誘電体との界面に沿った表面プラズモン波の光励起に関連している。共振時、入射光信号からのエネルギが、表面プラズモン波に結合され、結果として、導電性フィルムから反射される光信号の強度に低下すなわちディップが生じることになる。共振波長と呼ばれる、ディップが生じる光波長は、導電性フィルムに隣接する誘電体の屈折率の変化に敏感に反応する。屈折率の変化に対してこのように敏感に反応するので、例えば、被生体分析物の検出及び識別または生体分子相互作用の生物物理学的分析を行うための検知媒体として、誘電体を利用することが可能になる。
ＸｉｎｇｌｏｎｇＹｕ他、「ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｕｒｆａｃｅＰｌａｓｍｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅＢｉｏｓｅｎｓｏｒＢａｓｅｄｏｎＰｈａｓｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎ」、ＳｅｎｓｏｒｓａｎｄＡｃｔｕａｔｏｒｓＢ、２００３年、第９１巻、ｐ．２８５−２９０Ｈｏｍｏｌａ他著「ＳｕｒｆａｃｅＰｌａｓｍｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅＢｉｏｓｅｎｓｏｒｓ」Ｆ．Ｓ．Ｌｉｇｌｅｒ及びＣ．Ａ．ＲｏｗｅＴａｉｔｔ編、ＯｐｔｉｃａｌＢｉｏｓｅｎｓｏｒｓ：ＰｒｅｓｅｎｔａｎｄＦｕｔｕｒｅ、ＩＳＢＮ０４４４５０９７４７、ｐ．２４４ Surface plasmon resonance (SPR: also called surface plasmon resonance) is related to photoexcitation of surface plasmon waves along the interface between a conductive film and an adjacent dielectric. At resonance, energy from the incident optical signal is coupled to the surface plasmon wave, resulting in a reduction or dip in the intensity of the optical signal reflected from the conductive film. The light wavelength at which dip occurs, called the resonant wavelength, is sensitive to changes in the refractive index of the dielectric adjacent to the conductive film. Because it reacts sensitively to changes in refractive index, for example, a dielectric is used as a sensing medium for detecting and identifying a biological analyte or performing biophysical analysis of biomolecular interactions. It becomes possible.
Xinglong Yu et al., “Simulation and Analysis of Surface Plasmon Resonance Biosensor Based on Phase Detection”, Sensors and Actuators B, 2003, 91. 285-290 Homola et al. "Surface Plasmon Resonance Biosensors" F. S. Ligler and C.I. A. Edited by Rowe Taitt, Optical Biosensors: Present and Future, ISBN 0444509747, p. 244

本発明の目的は、屈折率の変化を検出できる精度を高める測定方式を提供することにある。さらに、本発明の目的は、生化学的検知のための試料アレイを含む分析システムに用いられる拡張可能な測定方式を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a measurement method that increases the accuracy with which a change in refractive index can be detected. It is a further object of the present invention to provide an expandable measurement scheme for use in an analytical system that includes a sample array for biochemical detection.

本発明の実施態様によれば、入射信号は、ある波長範囲でＳＰＲセンサを照射する。ＳＰＲセンサからの反射信号の強度は、入射信号または反射信号に与えられる波長弁別限界（wavelength discrimination。波長感度限界、または、波長弁別特性ともいう）で検出される。波長弁別限界は、波長範囲内におけるあらかじめ指定された同調率（またはチューニングレート（tuning rate）。以下同じ）において与えられる。次に、検出された強度をあるサンプリング・レートでサンプリングし、ＳＰＲセンサに関連した強度プロファイルが、同調率とサンプリング・レートによって決まる波長分解能によるサンプリングから作成される。 According to an embodiment of the present invention, the incident signal illuminates the SPR sensor in a certain wavelength range. The intensity of the reflected signal from the SPR sensor is detected by a wavelength discrimination limit (wavelength discrimination, also referred to as wavelength sensitivity limit or wavelength discrimination characteristic) given to the incident signal or the reflected signal. The wavelength discrimination limit is given at a pre-specified tuning rate (or tuning rate within the wavelength range, and so on). The detected intensity is then sampled at a sampling rate, and an intensity profile associated with the SPR sensor is created from sampling with a wavelength resolution determined by the tuning rate and the sampling rate.

図１には、誘電体２に隣接した導電性フィルム１を含むＳＰＲセンサ１０が示されている。ＳＰＲセンサ１０によっては、誘電体２が検知媒体であり、生体分子受容体が付着する部位が得られるように、導電性フィルム１と誘電体２の間に、リンカ層（不図示）が挿入されるものもある。分りやすくするため、図１の導電性フィルム１は、誘電体２に隣接しており、リンカ層は設けられていない。プリズム４が、導電性フィルム１の誘電体２とは反対の側に隣接して配置されている。ＳＰＲセンサ１０の特徴については、ＸｉｎｇｌｏｎｇＹｕ他、「ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｕｒｆａｃｅＰｌａｓｍｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅＢｉｏｓｅｎｓｏｒＢａｓｅｄｏｎＰｈａｓｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎ」、ＳｅｎｓｏｒｓａｎｄＡｃｔｕａｔｏｒｓＢ、２００３年、第９１巻、ｐ．２８５−２９０を含む、さまざまな文献に記載がある。 In FIG. 1, an SPR sensor 10 including a conductive film 1 adjacent to a dielectric 2 is shown. Depending on the SPR sensor 10, a dielectric layer 2 is a detection medium, and a linker layer (not shown) is inserted between the conductive film 1 and the dielectric 2 so that a site to which a biomolecule receptor is attached is obtained. Some are. For ease of understanding, the conductive film 1 of FIG. 1 is adjacent to the dielectric 2 and is not provided with a linker layer. A prism 4 is disposed adjacent to the side of the conductive film 1 opposite to the dielectric 2. The characteristics of the SPR sensor 10 are described in Xinglong Yu et al., “Simulation and Analysis of Surface Plasmon Resonance Biosensor Based on Phase Detection”, Sensors and Actuators B, 2003, Vol. There are various references, including 285-290.

典型的なＳＰＲセンサ１０の場合、導電性フィルム１は、指定された入射角φ_ＩＮＣ及び波長の入射光信号（以下では信号Ｉ_ＩＮＣ）が導電性フィルム１に沿って表面プラズモン波すなわち表面プラズモンを励起するのに適した厚さを有する金の層である。誘電体２に貫入するエバネッセント・テール（evanescent tail）（不図示）は、表面プラズモンに関連している。表面プラズモンに結合しない信号Ｉ_ＩＮＣのエネルギは、導電性フィルム１によって反射され、反射光信号（以下では信号Ｉｒ）を生じる。 In the case of a typical SPR sensor 10, the conductive film 1 has a surface plasmon wave or surface plasmon that is incident along the conductive film 1 so that an incident optical signal with a specified incident angle φ _INC and wavelength (hereinafter signal I _INC ). A gold layer having a thickness suitable for excitation. An evanescent tail (not shown) penetrating the dielectric 2 is associated with the surface plasmon. The energy of the signal I _INC that does not couple to the surface plasmon is reflected by the conductive film 1 to produce a reflected light signal (hereinafter signal Ir).

信号Ｉ_ＩＮＣと表面プラズモンの間の結合は、結果として、信号Ｉｒの強度の低下すなわちディップを生じることになる。例示的な強度プロファイルを示す図２には、共振波長λ_Ｒと呼ばれる、ディップの生じる光波長が示されている。これらの強度プロファイルには、信号Ｉ_ＩＮＣ、Ｉｒの波長λと対比した信号Ｉｒの相対強度が示されており、信号Ｉｒの強度が、共振波長λ_Ｒの付近における信号Ｉ_ＩＮＣ、Ｉｒの波長λに敏感に反応することが示唆されている。共振波長λ_Ｒは、さらに、エバネッセント・テールが誘電体２に貫入するため、誘電体２の屈折率ｎ_ｓの変化Δｎに対して敏感に反応する。信号Ｉｒの強度プロファイルを作成することによって、共振波長λ_Ｒを識別し、共振波長λ_ＲのシフトΔλを検出することが可能になる。共振波長λ_Ｒの検出されたシフトΔλを、共振波長λ_ＲのシフトΔλを生じさせる誘電体２の屈折率ｎ_ｓの変化Δｎにマッピング（写像）することが可能である。図２の例示的な強度プロファイルの場合、指定された入射角度φ_ＩＮＣにおいて、誘電体２の屈折率ｎ_ｓが１．３２〜１．３５の屈折率単位の変化Δｎを示すことから、共振波長λ_Ｒの６０ｎｍの検出されたシフトΔλが生じる。 Coupling between the signal I _INC and the surface plasmon results in a decrease or dip in the intensity of the signal Ir. FIG. 2, which shows an exemplary intensity profile, shows the light wavelength at which the dip occurs, referred to as the resonant wavelength λ _R. These intensity profiles show the relative intensity of the signal Ir as compared to the signal I _INC and the wavelength λ of the Ir, and the intensity of the signal Ir is near the resonance wavelength λ _{R and} the wavelength λ of the signals I _INC and Ir. It has been suggested to react sensitively. Resonance wavelength lambda _R is further for evanescent tail penetrates the dielectric 2, sensitive to the change Δn in refractive index n _s of the dielectric 2. By creating an intensity profile of the signal Ir, it identifies the resonant wavelength lambda _R, it is possible to detect the shift Δλ of the resonant wavelength lambda _R. The detected shift Δλ of the resonant wavelength lambda _R, it is possible to map (map) to change Δn in refractive index n _s of the dielectric 2 that causes the shift Δλ of the resonant wavelength lambda _R. For the exemplary intensity profile of FIG. 2, in the given incident angle phi _INC, refractive index _{n s} of the dielectric body 2 because it exhibits a change Δn in refractive index units of from 1.32 to 1.35, the resonance wavelength detected shift Δλ of 60nm of λ _R occurs.

図３に示すように、光波長が長くなると、共振波長λ_Ｒは誘電体２の屈折率ｎ_ｓの変化Δｎに対してより敏感に反応する。従って、信号Ｉ_ＩＮＣ、Ｉｒの波長λが長くなるにつれて、屈折率ｎ_ｓに対する共振波長λ_Ｒの感度（微分係数ｄλ／ｄｎで示される）がそれに応じて高くなり、その結果、屈折率ｎ_ｓの所与の変化Δｎ毎に、共振波長λ_ＲのシフトΔλが大きくなる。 As shown in FIG. 3, when the light wavelength increases, the resonance wavelength lambda _R will react more sensitively to changes Δn of the refractive index n _s of the dielectric 2. Therefore, the signal _I INC, as the wavelength of the Ir lambda becomes longer, the sensitivity of the resonance wavelength lambda _R to the refractive index _{n s} (shown by the derivative d [lambda] / dn) increases accordingly, so that the refractive index _{n s} For every given change Δn, the shift Δλ of the resonance wavelength λ _R increases.

図４には、信号Ｉ_ＩＮＣの指定された信号入射角φ_ＩＮＣにおける、信号Ｉ_ＩＮＣ、Ｉｒの光波長λに対する信号Ｉｒの相対強度を表す例示的な強度プロファイルを示す。波長が長くなると、屈折率ｎ_ｓの所与の変化Δｎに対して、共振波長λ_ＲのシフトΔλが大きくなる。図４に示す例の場合、屈折率ｎ_ｓの所定の変化Δｎに対して、信号Ｉ_ＩＮＣ、Ｉｒの波長λが増すにつれて、共振波長λ_ＲのシフトΔλは、シフトΔλ_１からシフトΔλ_３まで漸次大きくなる。また、図４に示すように、波長λが長くなると、感度ｄλ／ｄｎは高くなるが、相対的強度のディップ部分（低下部分）が広がり、目立たなくなるので、従来の技法を用いて、ＳＰＲセンサ１０の共振波長λ_Ｒを正確に検出するのはより困難になる。Ｈｏｍｏｌａ他著「ＳｕｒｆａｃｅＰｌａｓｍｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅＢｉｏｓｅｎｓｏｒｓ」、Ｆ．Ｓ．Ｌｉｇｌｅｒ及びＣ．Ａ．ＲｏｗｅＴａｉｔｔ編、ＯｐｔｉｃａｌＢｉｏｓｅｎｓｏｒｓ：ＰｒｅｓｅｎｔａｎｄＦｕｔｕｒｅ、ＩＳＢＮ０４４４５０９７４７、ｐ．２４４のレポートによれば、狭い強度ディップによって、ＳＰＲベース・センサの正確度及び分解能が向上する。 FIG. 4 shows the designated signal incident angle phi _INC signal _{I INC,} signal _I INC, an exemplary intensity profile representing the relative intensity of the signal Ir to light wavelength λ of Ir. If the wavelength increases, for a given change Δn in refractive index n _s, a shift Δλ of the resonant wavelength lambda _R is increased. In the example shown in FIG. 4, for a given change Δn in refractive index n _s, the signal I _INC, as the wavelength of the _Ir lambda increases, the shift [Delta] [lambda] of the resonant wavelength lambda _R from a shift [Delta] [lambda] ₁ to shift [Delta] [lambda] ₃ Gradually increases. Further, as shown in FIG. 4, when the wavelength λ becomes longer, the sensitivity dλ / dn becomes higher, but the dip portion (decreasing portion) of the relative intensity spreads and becomes inconspicuous. to accurately detect the 10 resonant wavelength lambda _R of is more difficult. Homola et al., “Surface Plasma Resonance Biosensors”, F.M. S. Ligler and C.I. A. Edited by Rowe Taitt, Optical Biosensors: Present and Future, ISBN 0444509747, p. According to 244 reports, the narrow intensity dip improves the accuracy and resolution of SPR-based sensors.

図５には、本発明の実施態様による光学システム２０が示されている。光学システム２０は、ＳＰＲセンサ１０に関連した強度プロファイルの作成、ＳＰＲセンサ１０の共振波長λ_Ｒの検出、または、ＳＰＲセンサ１０における誘電体２の屈折率ｎ_ｓの変化Δｎによって誘発されるシフトΔλのような、共振波長λ_ＲのシフトΔλの検出に適している。光学システム２０の典型的な用途では、共振波長λ_ＲのシフトΔλが検出され、それは、シフトΔλを誘発する誘電体２の屈折率ｎ_ｓの変化Δｎにマッピングされる。 FIG. 5 shows an optical system 20 according to an embodiment of the present invention. The optical system 20, the creation of the intensity profile associated to the SPR sensor 10, detects the resonance wavelength lambda _R of the SPR sensor 10, or a shift Δλ induced by a change Δn in refractive index _{n s} of the dielectric 2 in the SPR sensor 10 such as are suitable for the detection of the shift Δλ of the resonant wavelength lambda _R. In a typical application of the optical system 20, it is detected shift [Delta] [lambda] of the resonant wavelength lambda _R is, it is mapped to the change Δn in refractive index n _s of the dielectric 2 to induce a shift [Delta] [lambda].

光学システム２０には、一般には、λ_１〜λ_２の波長範囲内において、同調率γで同調可能な、アジレント・テクノロジ社のモデル８１６８０Ｂのような波長可変（または同調可能な）レーザである、波長可変光源２２が含まれている。この例の波長範囲λ_１〜λ_２は、少なくとも１４９２〜１６４０ナノメートルにわたる。光学システム２０の波長可変光源２２によって得られる信号Ｉ_ＩＮＣのスペクトル帯域幅は、一般に１００ｋＨｚ未満であるが、これは、一般に、光学システム２０において検出または測定される共振波長λ_ＲのシフトΔλより狭い。代替的には、白色光または他の広帯域光源（不図示）と縦続接続された波長可変光フィルタ（不図示）で波長可変光源２２を実施することによって、λ_１〜λ_２の波長範囲にわたってスペクトル的に狭く、同調可能な信号Ｉ_ＩＮＣを得る。このタイプの波長可変光源２２に用いるのに適した波長可変光フィルタの例については、米国、ジョージア州、アトランタのＭＩＣＲＯＮＯＰＴＩＣＳ社から入手可能である。 Optical system 20 is typically a tunable (or tunable) laser, such as Agilent Technologies model 81680B, tunable with a tuning factor γ within the wavelength range of λ _{1 to} λ ₂ . A wavelength tunable light source 22 is included. The wavelength range λ _{1 to} λ _{2 in} this example ranges from at least 1492 to 1640 nanometers. The spectral bandwidth of the signal I _INC obtained by the tunable light source 22 of the optical system 20 is typically less than 100 kHz, which is generally narrower than the shift Δλ of the resonant wavelength λ _R detected or measured in the optical system 20. . Alternatively, the tunable light source 22 is implemented with a tunable optical filter (not shown) cascaded with white light or other broadband light source (not shown), thereby providing a spectrum over the wavelength range λ _{1 to} λ _2. A narrow and tunable signal I _INC is obtained. An example of a tunable optical filter suitable for use with this type of tunable light source 22 is available from MICRON OPTICS, Atlanta, Georgia, USA.

エルビウム・ドープド・ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：エルビウム添加ファイバー増幅器ともいう）または他のタイプの光増幅器２４と波長可変光源２２を光学的に縦続接続（またはカスケード接続）して、ＳＰＲセンサ１０の領域すなわちターゲットＴを照射する信号Ｉ_ＩＮＣのパワーを増大させる。波長可変光源２２に結合されたコリメータ２６、または、他のビーム調整素子によって、信号Ｉ_ＩＮＣがターゲットＴに送られる。一般に、信号Ｉ_ＩＮＣには、ｐ偏光波と、ｐ偏光波に直交するｓ偏光波が含まれるが、ここで、ｐ、ｓは従来の定義による偏光ｐ、ｓを表わしている。信号Ｉ_ＩＮＣを、波長可変光源２２とコリメータ２６の間の信号経路に偏光コントローラ（不図示）を含むことによって、ｐ偏光されるように指定することも可能である。指定された入射角φ_ＩＮＣにおいて、信号Ｉ_ＩＮＣが、表面プラズモンと結合し、共振波長λ_Ｒにおいて、信号Ｉｒが、例えば、図２及び図４の強度プロファイルに示された強度におけるディップ（低下）を被るようにする。光学システム２０は、図示のように、波長可変光源２２とコリメータ２６の間の光路に光ファイバを利用して実施されているが、代替的には、この光路に自由空間光学素子を使用して、ＳＰＲセンサ１０のターゲットＴを照射する。これらの実施態様では、波長可変光源２２とターゲットＴの間に挿入された空間的に分離された四分の一波長板及び二分の一波長板を使用して、ｐ偏光信号Ｉ_ＩＮＣが得られるように偏光調整を施すことが可能である。代替的には、波長可変光源２２の出力部において光ファイバ信号経路に挿入された偏光コントローラ（不図示）を介して、偏光調整が施される。 An erbium-doped fiber amplifier (EDFA: erbium-doped fiber amplifier) or other type of optical amplifier 24 and a tunable light source 22 are optically cascaded (or cascaded) to provide a region or target of the SPR sensor 10 Increase the power of the signal I _INC irradiating T. The signal I _INC is sent to the target T by a collimator 26 coupled to the tunable light source 22 or other beam adjusting element. In general, the signal I _INC includes a p-polarized wave and an s-polarized wave orthogonal to the p-polarized wave, where p and s represent the polarized lights p and s according to the conventional definition. The signal I _INC can also be specified to be p-polarized by including a polarization controller (not shown) in the signal path between the tunable light source 22 and the collimator 26. At the specified angle of incidence φ _INC , the signal I _INC couples with the surface plasmon, and at the resonance wavelength λ _R , the signal Ir becomes, for example, a dip (decrease) in the intensity shown in the intensity profiles of FIGS. To wear. As shown, the optical system 20 is implemented using an optical fiber in the optical path between the wavelength tunable light source 22 and the collimator 26. Alternatively, a free space optical element is used in this optical path. The target T of the SPR sensor 10 is irradiated. In these embodiments, a p-polarized signal I _INC is obtained using a spatially separated quarter-wave plate and a half-wave plate inserted between the tunable light source 22 and the target T. Thus, it is possible to perform polarization adjustment. Alternatively, polarization adjustment is performed via a polarization controller (not shown) inserted in the optical fiber signal path at the output of the wavelength tunable light source 22.

波長可変光源２２の波長λが、ＳＰＲセンサ１０の共振波長λ_Ｒを含む波長範囲λ_１〜λ_２内において同調されると、検出器２８が信号Ｉ_Ｒを傍受する。共振波長λ_Ｒが、波長範囲λ_１〜λ_２外で生じる場合、入射角φ_ＩＮＣを調整して、調整された入射角において、共振波長λ_Ｒが波長範囲λ_１〜λ_２内に入るようにすることが可能である。入射角φ_ＩＮＣの調整は、一般に、回転ステージ２５にＳＰＲセンサ１０を取り付けることによって可能になる。 Wavelength lambda of the tunable light source 22 and is tuned in the wavelength range lambda ₁ to [lambda] in ₂ including a resonant wavelength lambda _R of the SPR sensor 10, the detector 28 is to intercept the signal _{I R.} When the resonant wavelength λ _R occurs outside the wavelength range λ _{1 to} λ ₂ , the incident angle φ _INC is adjusted so that the resonant wavelength λ _R falls within the wavelength range λ _{1 to} λ _{2 at} the adjusted incident angle. It is possible to Adjustment of the incident angle φ _INC is generally possible by attaching the SPR sensor 10 to the rotary stage 25.

検出器２８は、一般に、フォトダイオード、フォトセンサ、または、傍受した光信号を、以下では被検出信号Ｉ_ＤＥＴと呼ぶことにする、対応する電気信号に変換するのに適した他の変換器である。被検出信号Ｉ_ＤＥＴは、この例の場合、被検出信号Ｉ_ＤＥＴのサンプルを取得するアナログ・ディジタル変換器３２を含む処理装置３０に供給される。このサンプル取得は、波長可変光源２２によって得られる、波長可変光源２２の同調または掃引の開始を指示するトリガ信号ＴＲＩＧによってトリガされる。サンプル取得レートすなわちサンプル・レートは、クロック３４によって設定されるクロック・レート（クロック速度）ｆ_{ＣＬＯＣＫ}によって決まる。この収集によって、メモリ３６に記憶される被検出信号Ｉ_ＤＥＴのサンプル集合Ｓが得られる。集合Ｓ内のサンプルＳｉは、波長可変光源２２の波長λｉにおける信号Ｉｒの検出強度を表わしている。整数の各サンプル番号ｉは、波長範囲λ_１〜λ_２内における波長λｉに対応する。例えば、サンプル集合ＳにおけるサンプルＳｉのサンプル番号ｉの波長λｉは、関係式λｉ＝λ_１＋（γ／ｆ_{ＣＬＯＣＫ}）ｉによって決まる。 The detector 28 is typically a photodiode, photosensor, or other transducer suitable for converting the intercepted optical signal into a corresponding electrical signal, hereinafter referred to as a detected signal _IDET. is there. In this example, the detected signal _IDET is supplied to a processing device 30 including an analog / digital converter 32 that obtains a sample of the detected signal _IDET . This sample acquisition is triggered by a trigger signal TRIG obtained by the tunable light source 22 that indicates the start of tuning or sweeping of the tunable light source 22. The sample acquisition rate or sample rate is determined by the clock rate (clock speed) f _CLOCK set by the clock 34. By this collection, a sample set S of detected signals _IDET stored in the memory 36 is obtained. The sample Si in the set S represents the detected intensity of the signal Ir at the wavelength λi of the wavelength tunable light source 22. Each integer sample number i corresponds to a wavelength λi within the wavelength range λ _{1 to} λ ₂ . For example, the wavelength λi of the sample number i of the sample Si in the sample set S is determined by the relational expression λi = λ ₁ + (γ / f _CLOCK ) i.

検出器２８は、一般に、波長可変光源の波長範囲λ_１〜λ_２に対応するための広帯域検出器であるが、検出器によって傍受される信号Ｉｒは、サンプルＳｉの波長ではスペクトル的に狭いので、集合Ｓ内の取得されたサンプルＳｉの波長分解能は、信号Ｉｒのスペクトル幅によっては低下しない。波長可変光源２２の波長λが同調率γで掃引または同調される場合、集合Ｓ内のサンプルＳｉが取得される波長分解能は、クロック・レートｆ_{ＣＬＯＣＫ}と同調率γの比に基づくことになる。同調率γに対してクロック・レートｆ_{ＣＬＯＣＫ}が増すと、波長分解能が向上し、信号Ｉｒの強度を波長λの関数として強度プロファイルで正確に表わすことが可能になる。取得されたサンプル集合Ｓに対して、曲線の当てはめ、平均化、または、他の信号処理技法を施すことによって、ＳＰＲセンサ１０に関連した強度プロファイルを正確に表わすことが可能になる。これらの信号処理技法は、メモリ３６に結合されたコンピュータまたは他のタイプのプロセッサ（不図示）によって容易に実施可能である。 The detector 28 is generally a broadband detector for accommodating the wavelength range λ _{1 to} λ ₂ of the tunable light source, but the signal Ir intercepted by the detector is spectrally narrow at the wavelength of the sample Si. The wavelength resolution of the acquired sample Si in the set S is not degraded by the spectral width of the signal Ir. When the wavelength λ of the tunable light source 22 is swept or tuned with the tuning rate γ, the wavelength resolution from which the sample Si in the set S is acquired will be based on the ratio of the clock rate f _CLOCK and the tuning rate γ. Increasing the clock rate f _CLOCK relative to the tuning factor γ improves the wavelength resolution and allows the intensity of the signal Ir to be accurately represented in the intensity profile as a function of the wavelength λ. By applying curve fitting, averaging, or other signal processing techniques to the acquired sample set S, it is possible to accurately represent the intensity profile associated with the SPR sensor 10. These signal processing techniques can be readily implemented by a computer or other type of processor (not shown) coupled to memory 36.

強度プロファイルによって、ＳＰＲセンサ１０の共振波長λ_Ｒを正確に求めることが可能になり、強度プロファイルを用いることによって、ＳＰＲセンサ１０の共振波長λ_Ｒ、または、ＳＰＲセンサ１０の誘電体２の屈折率ｎ_ｓの変化Δｎによって誘発されるシフトΔλのような、共振波長λ_ＲのシフトΔλを正確に求めることが可能になる。例えば、強度プロファイルの微分係数（導関数）から共振波長λ_Ｒを求めることによって、あるいは、強度プロファイルのディップにおける共振波長λ_Ｒを識別するのに適した他の任意の技法から、共振波長λ_Ｒに対応する強度プロファイルの最小値を求めることが可能である。２つ以上の強度プロファイル間における共振波長λ_ＲのシフトΔλは、２つ以上の強度ファイルの共振波長λ_Ｒの差を求めることによって、検出し、定量化することが可能である。強度プロファイルにおけるシフトは、ＳＰＲセンサ１０の検知媒体における屈折率の変化のようなＳＰＲセンサの１つ以上の属性の変化に関連づけることも可能である。 The intensity profile makes it possible to accurately determine the resonance wavelength λ _R of the SPR sensor 10. By using the intensity profile, the resonance wavelength λ _R of the SPR sensor 10 or the refractive index of the dielectric 2 of the SPR sensor 10 can be obtained. n _s as a shift Δλ induced by a change Δn in, it becomes possible to accurately determine the shift Δλ of the resonant wavelength lambda _R. For example, by determining the resonant wavelength λ _R from the derivative (derivative) of the intensity profile, or from any other technique suitable for identifying the resonant wavelength λ _R in the dip of the intensity profile, the resonant wavelength λ _R It is possible to obtain the minimum value of the intensity profile corresponding to. Shift Δλ of the resonant wavelength lambda _R between two or more intensity profile by determining the difference between the resonance wavelength lambda _R of two or more intensity file, detected, it is possible to quantify. A shift in the intensity profile can also be associated with a change in one or more attributes of the SPR sensor, such as a change in refractive index in the sensing medium of the SPR sensor 10.

次に、被検出信号Ｉ_ＤＥＴのサンプルから検出される共振波長λ_Ｒの検出シフトΔλは、共振波長λ_ＲのシフトΔλを誘発する、誘電体２の屈折率ｎ_ｓの変化Δｎにマッピングすることが可能である。１つの例では、シフトΔλと変化Δｎとの間のマッピングは、導電性フィルム１と誘電体２との界面におけるフレネル反射を解決するＭＡＴＬＡＢまたは他の適合するプログラムまたは環境を用いた、ＳＰＲセンサ１０のコンピュータ・シミュレーションから確立される。コンピュータ・シュミレーションでは、屈折率ｎ_ｓに対する共振波長λ_Ｒの感度ｄλ／ｄｎ_ｓがモデル化される。感度ｄλ／ｄｎ_ｓに基づいて、共振波長λ_Ｒの各シフトΔλを屈折率ｎｓの対応する変化Δｎにマッピングすることが可能である。もう１つの例では、異なる既知の屈折率ｎ_ｓ１、ｎ_ｓ２、．．．ｎ_ｓｘを有する誘電体２を備えた複数のターゲットＴが、共振波長λ_Ｒの付近の波長λにおける光信号Ｉ_ＩＮＣ１、Ｉ_ＩＮＣ２、．．．Ｉ_ＩＮＣＸによって順次または同時に照射される。光学システムの検出器及び処理装置による反射光信号Ｉ_ｒ１、Ｉ_ｒ２、．．．Ｉ_ｒＸの検出及びサンプリングから、屈折率ｎ_ｓ１、ｎ_ｓ２、．．．ｎ_ｓｘのそれぞれに対応する共振波長λ_Ｒ１、λ_Ｒ２、．．．λ_ＲＸが求められる。次に、屈折率ｎ_ｓ１、ｎ_ｓ２、．．．ｎ_ｓｘに対する共振波長λ_Ｒ１、λ_Ｒ２、．．．λ_ＲＸの曲線の当てはめ、補間、または、他の適合する技法を利用して、共振波長λ_ＲのシフトΔλと屈折率ｎ_ｓの変化Δｎとの間のマッピングが確立される。 Next, the detection shift Δλ of the resonant wavelength lambda _R detected from samples of the detected signal I _DET induces a shift Δλ of the resonant wavelength lambda _R, mapping the change Δn in refractive index n _s of the dielectric 2 Is possible. In one example, the mapping between the shift Δλ and the change Δn is performed using an SPR sensor 10 using MATLAB or other suitable program or environment that resolves Fresnel reflection at the interface between the conductive film 1 and the dielectric 2. Established from computer simulation. The computer simulation, the sensitivity d [lambda] / dn _s resonance wavelength lambda _R to the refractive index _{n s} is modeled. Based on the sensitivity dλ / dn _s , it is possible to map each shift Δλ of the resonance wavelength λ _R to a corresponding change Δn in the refractive index ns. In another example, different known refractive indexes n _s1 , n _s2,. . . a plurality of targets T having a dielectric 2 with n _sx is, the optical signal _I at the wavelength lambda in the vicinity of the resonant wavelength lambda _R _{INC1, I INC2,.} . . _Irradiated sequentially or simultaneously by I _INCX . Reflected light signals I _r1 , I _r2,. . . _From the detection and sampling of _IrX , the refractive indices n _s1 , n _s2 _,. . . n _sx corresponding to the resonance wavelengths λ _R1 , λ _R2,. . . λ _RX is determined. Next, the refractive indexes n _s1 , n _s2,. . . resonance wavelengths λ _R1 , λ _R2 _,. . . fitting lambda _RX curve interpolation, or by utilizing other suitable techniques, the mapping between the variation Δn of the shift Δλ between the refractive index n _s of the resonant wavelength lambda _R is established.

共振波長λ_ＲのシフトΔλと屈折率ｎ_ｓの変化Δｎとの間のマッピングは、導電性フィルム１と誘電体２との界面における適切な波動ベクトル（または波数ベクトル。以下同じ）の整合をとることによって確立することも可能である。これには、表面プラズモンの波動ベクトルｋ_ＳＰＲ＝ｗ／ｃ（（ε_１ｎ_ｓ ^２）（ε_１＋ｎ_ｓ ^２））^１／２と光信号Ｉ_ＩＮＣの波動ベクトルｋ_ｘ＝ｎ_４（２π／λ）ｓｉｎφ_ＩＮＣを同等に扱うことが含まれるが、ここで、ε_１は導電性フィルム１の誘電率であり、ｎ_４はプリズム４の屈折率であり、φ_ＩＮＣは光信号Ｉ_ＩＮＣの入射角である。屈折率ｎ_ｓの変化Δｎは、下記の式（１）である、波動ベクトルｋ_ＳＰＲ，ｋ_ｘの式から導き出すことが可能である。ここで、導電性フィルム１の誘電率ε_１の虚数成分はゼロに設定される。 Mapping between the change Δn in the shift Δλ between the refractive index n _s of the resonant wavelength lambda _R is matching appropriate wave vector at the interface between the conductive film 1 and the dielectric 2 (or wave number vector. Hereinafter the same) It is also possible to establish it. This includes the wave vector of the surface plasmon _{k SPR = w / c ((} ε 1 n s 2) (ε 1 + n s 2)) 1/2 and wave vector of the light signal _{_{_{I INC k x = n 4 (}}} 2π / λ) sinφ _INC includes the same treatment, where ε ₁ is the dielectric constant of the conductive film 1, n ₄ is the refractive index of the prism 4, and φ _INC is the incidence of the optical signal I _INC It is a horn. Change Δn in refractive index _{n s} is the following formula (1), it is possible to derive the equation of the wave vector _k SPR, _{k x.} Here, the imaginary component of the dielectric constant ε ₁ of the conductive film 1 is set to zero.

屈折率ｎ_ｓの変化Δｎに対して共振波長の検出されたシフトをマッピングするために提示した代替態様は例示である。代替的には、任意の適合する方式を使用して、このマッピングが確立されることは明らかである。 Alternatives presented for mapping the detected shift in the resonance wavelength with respect to the change Δn in refractive index n _s are exemplary. Alternatively, it is clear that this mapping is established using any suitable scheme.

図６に示す本発明の代替実施態様によれば、光学システム内の白色光または他のスペクトル的に広い光源４２によって、ＳＰＲセンサ１０を照射する信号ＩＷ_ＩＮＣが提供される。信号ＩＷｒは、ＳＰＲセンサ１０のターゲットＴで反射され、次に、ＳＰＲセンサ１０と検出器２８の間に挿入された波長可変光フィルタ４４によって濾波される。米国、バーモント州、ブラトボロのＯＭＥＧＡＯＰＴＩＣＡＬ，Ｉｎｃ．から入手可能な回折格子またはフィルタのような、波長可変光フィルタ４４は、通過帯域がスペクトル的に狭く、波長範囲λ_１〜λ_２内で同調可能である。 According to an alternative embodiment of the present invention shown in FIG. 6, a signal IW _INC that illuminates the SPR sensor 10 is provided by white light or other spectrally broad light source 42 in the optical system. The signal IWr is reflected by the target T of the SPR sensor 10 and then filtered by a tunable optical filter 44 inserted between the SPR sensor 10 and the detector 28. OMEGA OPTICAL, Inc. of Bratboro, Vermont, USA. The tunable optical filter 44, such as a diffraction grating or filter available from, is spectrally narrow and tunable within the wavelength range λ ₁ -λ ₂ .

実施態様の１つでは、波長可変光フィルタ４４の通過帯域が、ＳＰＲセンサ１０の共振波長λ_Ｒを含む波長範囲λ_１〜λ_２内で同調されると、検出器２８は、波長可変光フィルタ４４から結果生じる濾波信号（フィルタリングされた信号）Ｉ_Ｆを傍受する。共振波長λ_Ｒが波長範囲λ_１〜λ_２外で生じる場合、回転ステージ２５によって、信号ＩＷ_ＩＮＣの入射角φ_ＩＮＣを調整し、調整された入射角で、共振波長λ_Ｒが波長範囲λ_１〜λ_２内にあるようにすることが可能である。濾波信号Ｉ_Ｆの傍受に応答して、検出器２８は信号Ｉ_ＤＥＴを生成する。次に、被検出信号Ｉ_ＤＥＴが処理装置３０に供給され、処理装置３０によってサンプル集合Ｓが得られる。図５に示す実施態様の場合と同様、サンプル集合Ｓを処理して、ＳＰＲセンサ１０に関連した強度プロファイルを確立し、ＳＰＲセンサ１０の共振波長λ_Ｒを検出するか、または、屈折率ｎ_ｓの変化Δｎから生じるＳＰＲセンサ１０の共振波長λ_ＲのシフトΔλを検出する。次に、共振波長λ_ＲのシフトΔλを屈折率ｎｓの変化Δｎにマッピングすることが可能になる。 In one embodiment, when the passband of the tunable optical filter 44 is tuned within the wavelength range λ ₁ -λ ₂ that includes the resonant wavelength λ _R of the SPR sensor 10, the detector 28 is tuned to the tunable optical filter. resulting filtered signal from 44 (filtered signal) intercepts I _F. When the resonance wavelength λ _R occurs outside the wavelength range λ _{1 to} λ ₂ , the rotation angle 25 adjusts the incident angle φ _INC of the signal IW _INC , and at the adjusted incident angle, the resonance wavelength λ _R falls within the wavelength range λ _1. it is possible to make in ~λ _2. In response to the interception of the filtered signals _{I F,} the detector 28 generates a signal _{I DET.} Next, the detected signal _IDET is supplied to the processing device 30, and the sample set S is obtained by the processing device 30. As with the embodiment shown in FIG. 5, the sample set S is processed to establish an intensity profile associated with the SPR sensor 10 to detect the resonant wavelength λ _R of the SPR sensor 10 or to the refractive index n _s. The shift Δλ of the resonance wavelength λ _R of the SPR sensor 10 resulting from the change Δn of the SPR sensor is detected. Next, it becomes possible to map the shift Δλ of the resonance wavelength λ _R to the change Δn of the refractive index ns.

図７Ａ〜図７Ｂに示す本発明の代替実施態様によれば、１つ以上のＳＰＲセンサ１０に含まれるターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎのアレイから、共振波長λ_Ｒの誘発されたシフトΔλの同時または連続的な検出が可能になる。図７Ａの場合、ターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎは、光学スプリッタ４６によって光信号Ｉ_ＩＮＣから提供されて、コリメータ２６_１〜２６_Ｎを介して送られた光信号Ｉ_ＩＮＣ１〜Ｉ_ＩＮＣＮによって照射される。オプションにより、レンズ（不図示）のような結像素子が、ターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎのアレイとフォトダイオード・アレイのような検出器２８の検出素子Ｄ_１〜Ｄ_Ｎのアレイとの間に挿入される。結像素子が含まれている場合は、結像素子によって、ターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎの物理的位置と検出器アレイにおける検出素子Ｄ_１〜Ｄ_Ｎの物理的位置との間のマッピングまたは他の対応付けが行われるので、ターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎのアレイから反射する光信号Ｉｒ_１〜Ｉｒ_Ｎが、検出器アレイの対応する検出素子Ｄ_１〜Ｄ_Ｎによって傍受され、被検出信号Ｉ_ＤＥＴ１〜Ｉ_ＤＥＴＮが生じることになる。ターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎのアレイから反射した光信号Ｉｒ_１〜Ｉｒ_Ｎのビームが、空間的に明確に分離している場合は、ターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎのアレイと検出素子Ｄ_１〜Ｄ_Ｎのアレイとの間の対応付けが、光信号Ｉｒ_１〜Ｉｒ_Ｎを介して得られることになる。ターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎのアレイから反射した光信号Ｉｒ_１〜Ｉｒ_Ｎのビームが、重なり合って、空間的に明確に分離していない場合は、ターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎのアレイと検出素子Ｄ_１〜Ｄ_Ｎのアレイとの間の物理的マッピングまたは他の対応付けは、ターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎのアレイと検出素子Ｄ_１〜Ｄ_Ｎのアレイとの間に結像素子を挿入することによって得ることが可能になる。 In accordance with an alternative embodiment of the present invention shown in FIGS. 7A-7B, from an array of targets T ₁ -T _N included in one or more SPR sensors 10, an induced shift Δλ of resonant wavelength λ _R simultaneously or Continuous detection is possible. In the case of FIG. 7A, the targets T _{1 to} T _N are illuminated from the optical signals I _{INC1 to} I _INCN provided by the optical splitter 46 from the optical signal I _INC and sent via the collimators 26 _{1 to} 26 _N. Optionally, an imaging element such as a lens (not shown) is inserted between the array of targets T _{1 to} T _N and the detector elements D _{1 to} _DN of the detector 28 such as a photodiode array. Is done. If the imaging device is included, by the imaging element, between the physical position of the detection element D ₁ to D _N in the detector array and the physical location of the target T ₁ through T _N mapping or other since the association is performed, the optical signal _Ir 1 _~Ir _N reflected from the target array _T 1 through T _N are intercepted by the corresponding detection element _D 1 to D _N of the detector array, the detected signal _{I DET1} ~ I _DETN will result. When the beams of the optical signals Ir _{1 to} Ir _N reflected from the arrays of the targets T _{1 to} T _N are spatially clearly separated, the arrays of the targets T _{1 to} T _N and the detection elements D _{1 to} _DN Is obtained via the optical signals Ir _{1 to} Ir _N. When the beams of the optical signals Ir _{1 to} Ir _N reflected from the arrays of the targets T _{1 to} T _N overlap and are not spatially clearly separated, the array of the targets T _{1 to} T _N and the detection element D ₁ physical mapping or other association between the array of to D _N is obtained by inserting the image forming element between the array of targets T ₁ through T _N and the array of detector elements D ₁ to D _N It becomes possible.

検出素子Ｄ_１〜Ｄ_Ｎのアレイからの被検出信号Ｉ_ＤＥＴ１〜Ｉ_ＤＥＴＮは、次に、処理装置３０に送られ、処理装置３０によってターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎのそれぞれに対応するサンプル集合Ｓ_１〜Ｓ_Ｎが取得される。図５に示す実施態様の場合と同様、サンプル集合Ｓ_１〜Ｓ_Ｎを処理して、共振波長λ_Ｒ、または、ターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎの屈折率の変化から生じるターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎの共振波長λ_ＲのシフトΔλが求められる。次に、共振波長λ_ＲのシフトΔλを屈折率ｎｓの変化Δｎにマッピングすることができる。 The detected signal _I DET1 _{~I DETN} from an array of detector elements _D 1 to D _N are then sent to the processing unit 30, the sample set _{S 1} corresponding to the respective target _T 1 through T _N by the processing unit 30 ~ S _N is obtained. Similar to the embodiment shown in FIG. 5, the sample sets S ₁ -S _N are processed to produce a resonance wavelength λ _R or a target T ₁ -T _N resulting from a change in refractive index of the target T ₁ -T _N. A shift Δλ of the resonance wavelength λ _R is obtained. Next, the shift Δλ of the resonance wavelength λ _R can be mapped to the change Δn of the refractive index ns.

図７Ｂに示す本発明の実施態様によれば、レンズのようなコリメーティング素子（collimating element）４８によって、光信号Ｉ_ＩＮＣから、ターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎのアレイを照射するのに適した幅のビームＢ１が形成される。図示の例の場合、空間的に分離された四分の一波長板及び二分の一波長板（不図示）を波長可変光源とターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎのアレイとの間に挿入して、ビームＢ１のｐ偏光が得られるように偏光調整を施すことが可能である。代替的には、偏光調整は、波長可変光源２２の出力部において光ファイバ信号経路に挿入された偏光コントローラ（不図示）を介して施される。ターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎのアレイにおいて、ビームＢ２が反射される。光路内のターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎのアレイと検出器２８との間に配置された結像素子４９によって、ターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎの物理的位置と検出器２８における検出素子Ｄ_１〜Ｄ_Ｎの物理的位置との間の対応付けが得られるので、ターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎのアレイ内に配置された対応するターゲットから反射したビームＢ２の一部が、検出器２８の対応する検出素子Ｄ_１〜Ｄ_Ｎによって傍受され、被検出信号Ｉ_ＤＥＴ１〜Ｉ_ＤＥＴＮが生じることになる。図７Ａに示した実施態様と同様、サンプル集合Ｓ_１〜Ｓ_Ｎを処理して、共振波長λ_Ｒ、または、ターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎの屈折率の変化Δｎ_１〜Δｎ_Ｎから生じるターゲットＴ_１〜Ｔ_Ｎの共振波長λ_ＲのシフトΔλを求める。次に、共振波長λ_ＲのシフトΔλを屈折率ｎｓの変化Δｎにマッピングすることができる。 According to an embodiment of the present invention shown in FIG. 7B, the width of the collimating element (collimating element) 48, such as lenses, from the optical signal I _INC, suitable for illuminating the array of targets T ₁ through T _N Beam B1 is formed. In the case of the illustrated example, a spatially separated quarter-wave plate and half-wave plate (not shown) are inserted between the tunable light source and the array of targets T _{1 to} T _N and the beam It is possible to adjust the polarization so as to obtain the p-polarized light of B1. Alternatively, the polarization adjustment is performed via a polarization controller (not shown) inserted into the optical fiber signal path at the output of the tunable light source 22. In an array of targets _T 1 through T _N, the beam B2 is reflected. By the imaging element 49 arranged between the array of targets T _{1 to} T _N in the optical path and the detector 28, the physical position of the targets T _{1 to} T _{N and} the detection elements D _{1 to} D _{N at the} detector 28. So that a part of the beam B2 reflected from the corresponding target arranged in the array of targets T _{1 to} T _N is corresponding to the corresponding detection element D of the detector 28. It is intercepted by ₁ to D _N, so that the detection target signal _I DET1 _{~I DETN} occur. Similar to the embodiment shown in FIG. 7A, processes the sample set _S 1 to S _N, the resonance wavelength lambda _R, or target _{T 1} arising from the target _T 1 through T change in the refractive index of _{_N Δn} ₁ _{~Δn N} obtaining a shift Δλ of the resonant wavelength lambda _R of the through T _N. Next, the shift Δλ of the resonance wavelength λ _R can be mapped to the change Δn of the refractive index ns.

提示した例では、共振波長λ_ＲのシフトΔλは、誘電体２の屈折率ｎ_ｓの変化Δｎにマッピングされた。この場合、屈折率ｎ_ｓのこれらの変化Δｎを利用して、被生体分析物の検出及び識別または生体分子相互作用の生物物理学的分析を行うことが可能である。しかし、本発明の代替実施態様では、共振波長λ_ＲのシフトΔλが、被生体分析物の存在または識別、生体分子相互作用の生物物理学的分析、または、共振波長λ_ＲのシフトΔλを誘発するＳＰＲセンサ１０の任意の適切な属性または特徴にマッピングされる。 In the presented example, a shift Δλ of the resonant wavelength lambda _R is mapped to a change Δn in refractive index n _s of the dielectric 2. In this case, by utilizing these changes Δn of the refractive index n _s, it is possible to perform the biophysical analysis of the detection and identification, or biomolecular interaction of the biological analyte. However, in an alternative embodiment of the present invention, induced shift Δλ of the resonant wavelength lambda _R is, presence or identification of the biological analyte, biophysical analysis of biomolecular interactions, or a shift Δλ of the resonant wavelength lambda _R To any appropriate attribute or feature of the SPR sensor 10 that will be mapped.

従来のＳＰＲ検知技法によれば、小サイズ及び中間サイズの分析物の検出は可能であるが、大サイズの被分析物の検出は困難である。Ｈｏｍｏｌａ他、「ＳｕｒｆａｃｅＰｌａｓｍｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅＢｉｏｓｅｎｓｏｒｓ」、ｐ．２４３での報告によれば、従来のセンサ技法による感度は、細菌や細胞のようなより大きな被分析物の検出には不十分である。しかし、本発明の実施態様は、信号Ｉ_ＩＮＣがＳＰＲセンサ１０を照射する波長範囲λ_１〜λ_２内におけるより長い波長λに対処する。これらのより長い波長によって、ＳＰＲセンサ１０の誘電体２へのエバネッセント場（エバネッセント電磁場）の貫入がそれに応じて深くなり、その結果、本発明の実施態様による光学システム及び方法を利用して、より大きな被分析物の検出、識別、モニタ、または、その他の測定が可能になる。 Although conventional SPR detection techniques can detect small and medium sized analytes, it is difficult to detect large sized analytes. Homola et al., “Surface Plasma Resonance Biosensors”, p. According to a report at 243, the sensitivity of conventional sensor techniques is insufficient for the detection of larger analytes such as bacteria and cells. However, embodiments of the present invention address longer wavelengths λ within the wavelength range λ ₁ -λ ₂ where the signal I _INC illuminates the SPR sensor 10. With these longer wavelengths, the penetration of the evanescent field (evanescent electromagnetic field) into the dielectric 2 of the SPR sensor 10 is correspondingly deepened, and as a result, using the optical system and method according to embodiments of the present invention, Large analytes can be detected, identified, monitored, or otherwise measured.

本発明の実施態様によれば、ＳＰＲセンサ１０に関連した共振波長は、一般に、例えば、図２及び図４に示すように、強度プロファイルにディップ（低下部）が生じる波長である。しかし、代替的には、ＳＰＲセンサ１０に関連した共振波長λ_Ｒは、強度プロファイルにディップが生じる実際の共振波長からオフセットした１つ以上の波長λのような、他の任意の指定された測定波長である。これらの測定波長を使用して、誘電体２の屈折率ｎ_ｓの変化に起因するシフトΔλような、共振波長λ_ＲのシフトΔλを検出することができる。 According to an embodiment of the present invention, the resonant wavelength associated with the SPR sensor 10 is generally the wavelength at which a dip (decrease) occurs in the intensity profile, for example, as shown in FIGS. However, alternatively, the resonant wavelength λ _R associated with the SPR sensor 10 may be any other specified measurement, such as one or more wavelengths λ offset from the actual resonant wavelength where the dip in the intensity profile occurs. Is the wavelength. Using these measurement wavelength shift Δλ as caused by a change in refractive index n _s of the dielectric 2, it is possible to detect the shift Δλ of the resonant wavelength lambda _R.

図８には、本発明の代替実施態様による測定方法５０が示されている。測定方法５０には、信号Ｉ_ＩＮＣ、ＩＷ_ＩＮＣのような入射光信号で波長範囲λ_１〜λ_２にわたってＳＰＲセンサ１０を照射するステップ（ステップ５２）が含まれている。測定方法５０のステップ５４では、ＳＰＲセンサからの反射信号の強度が、事前設定された同調率で、波長範囲λ_１〜λ_２内において、入射信号または反射信号に与えられる波長弁別限界で検出される。波長弁別限界は、波長可変光源２２で入射信号を発生することによって、入射信号Ｉ_ＩＮＣに与えられる。代替的には、波長弁別限界は、入射信号を発生する光源とＳＰＲセンサ１０の間に挿入された波長可変光フィルタを介して、入射信号Ｉ_ＩＮＣに与えられる。波長弁別限界は、ＳＰＲセンサ１０とＳＰＲセンサ１０からの反射信号の強度を検出する検出器２８との間に挿入された波長可変光フィルタ４４を介して、反射信号に与えられる。 FIG. 8 shows a measurement method 50 according to an alternative embodiment of the present invention. The measurement method 50 includes the step of irradiating the SPR sensor 10 over the wavelength range λ _{1 to} λ ₂ with an incident optical signal such as the signals I _INC and IW _INC (step 52). In step 54 of the measurement method 50, the intensity of the reflected signal from the SPR sensor is detected within a wavelength range λ ₁ -λ ₂ with a preset tuning rate, at the wavelength discrimination limit given to the incident or reflected signal. The The wavelength discrimination limit is given to the incident signal I _INC by generating the incident signal with the variable wavelength light source 22. Alternatively, the wavelength discrimination limit is provided to the incident signal I _INC via a tunable optical filter inserted between the light source generating the incident signal and the SPR sensor 10. The wavelength discrimination limit is given to the reflected signal through the wavelength tunable optical filter 44 inserted between the SPR sensor 10 and the detector 28 that detects the intensity of the reflected signal from the SPR sensor 10.

測定方法５０のステップ５６には、あるサンプリング・レートで、検出された強度をサンプリングするステップが含まれる。ステップ５８には、ステップ５６のサンプリング結果に基づいて、ＳＰＲセンサに関連した強度プロファイルを作成するステップが含まれており、この場合、強度プロファイルの波長分解能は同調率γとサンプリング・レートによって決まる。測定方法５０には、オプションとして、ＳＰＲセンサ１０に関連した識別された共振波長λ_Ｒが波長範囲λ_１〜λ_２外で生じる場合、ＳＰＲセンサ１０に対する入射信号の入射角を調整して、調整された入射角において、ＳＰＲセンサ１０の共振波長λ_Ｒが指定された波長範囲λ_１〜λ_２内に入るようにするステップを含むステップ５９が含まれている。 Step 56 of the measurement method 50 includes sampling the detected intensity at a sampling rate. Step 58 includes creating an intensity profile associated with the SPR sensor based on the sampling result of step 56, where the wavelength resolution of the intensity profile is determined by the tuning rate γ and the sampling rate. The measurement method 50 optionally adjusts the incident angle of the incident signal to the SPR sensor 10 when the identified resonant wavelength λ _R associated with the SPR sensor 10 occurs outside the wavelength range λ ₁ -λ _2. Step 59 is included which includes causing the resonant wavelength λ _R of the SPR sensor 10 to fall within the specified wavelength range λ ₁ -λ ₂ at the incident angle specified.

本発明の実施態様には、ＳＰＲセンサ１０が含まれるが、これらの実施態様のＳＰＲセンサは、共振ミラー変換器（resonant mirror transducer）、または、検知媒体へのエバネッセント波の貫入によって検知される検知媒体の属性によって決まる、関連する強度プロファイルを有する反射光信号Ｉｒを提供する他の任意のタイプの変換器を含むことが意図されている。 Embodiments of the present invention include an SPR sensor 10, which is a sensing that is detected by a resonant mirror transducer or evanescent wave penetration into a sensing medium. It is intended to include any other type of transducer that provides a reflected light signal Ir having an associated intensity profile that depends on the attributes of the medium.

本発明の１構成においては、入射信号がある波長範囲にわたってＳＰＲセンサを照明し、ＳＰＲセンサからの反射信号の強度が、入射信号または反射信号に与えられた波長弁別能力でもって検出される。この波長弁別能力は、その波長範囲内の予め指定されたチューニングレートにおいて与えられる。次に、検出された強度をあるサンプリングレートでサンプリングし、ＳＰＲセンサに関連する強度プロファイルを、チューニングレート及びサンプリングレートによって決定された波長分解能でのサンプリングから生成する。 In one configuration of the invention, the incident signal illuminates the SPR sensor over a range of wavelengths, and the intensity of the reflected signal from the SPR sensor is detected with the wavelength discrimination capability imparted to the incident or reflected signal. This wavelength discrimination capability is provided at a pre-specified tuning rate within that wavelength range. The detected intensity is then sampled at a sampling rate and an intensity profile associated with the SPR sensor is generated from sampling at the wavelength resolution determined by the tuning rate and the sampling rate.

本発明の実施態様について詳細に説明したが、当業者であれば、それらの実施態様に対して、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更及び改変を行うことができる。 Although embodiments of the present invention have been described in detail, those skilled in the art will recognize that various changes and modifications may be made to these embodiments without departing from the scope of the invention as set forth in the appended claims. Modifications can be made.

ＳＰＲセンサを示す図である。It is a figure which shows a SPR sensor. ＳＰＲセンサに関連した反射光信号の例示的な強度プロファイルを示す図である。FIG. 6 illustrates an exemplary intensity profile of a reflected light signal associated with an SPR sensor. 屈折率に対する共振波長の感度を波長に対して示した図である。It is the figure which showed the sensitivity of the resonant wavelength with respect to a refractive index with respect to the wavelength. ＳＰＲセンサに関連した反射光信号の例示的な強度プロファイルを示す図である。FIG. 6 illustrates an exemplary intensity profile of a reflected light signal associated with an SPR sensor. 本発明の実施態様による光学システムを示す図である。1 shows an optical system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施態様による光学システムを示す図である。1 shows an optical system according to an embodiment of the present invention. 本発明の代替実施態様による光学システムを示す図である。FIG. 6 shows an optical system according to an alternative embodiment of the present invention. 本発明の代替実施態様による光学システムを示す図である。FIG. 6 shows an optical system according to an alternative embodiment of the present invention. 本発明の代替実施態様による測定方法のフローチャートである。5 is a flowchart of a measurement method according to an alternative embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ＳＰＲセンサ
２０光学システム
２２波長可変光源（チューナブル光源）
２８検出器
３０処理装置 10 SPR sensor 20 Optical system 22 Variable wavelength light source (tunable light source)
28 Detector 30 Processing device

Claims

ＳＰＲセンサを照射する入射信号を提供する波長可変光源と、
前記入射信号が、指定された波長範囲にわたってある同調率で同調されると、前記ＳＰＲセンサからの反射信号の強度を検出する検出器と、
前記検出器に結合されて、あるサンプリング・レートで前記検出された強度をサンプリングし、前記同調率と前記サンプリング・レートに基づく波長分解能で、前記検出された強度の前記サンプリング結果から前記ＳＰＲセンサに関連した強度プロファイルを作成する処理装置
とを備える、光学システム。 A wavelength tunable light source that provides an incident signal for illuminating the SPR sensor;
A detector that detects the intensity of the reflected signal from the SPR sensor when the incident signal is tuned at a tuning rate over a specified wavelength range;
Coupled to the detector to sample the detected intensity at a sampling rate, and from the sampling result of the detected intensity to the SPR sensor with a wavelength resolution based on the tuning rate and the sampling rate; An optical system comprising a processing device for creating an associated intensity profile.

前記波長可変光源に波長可変レーザが含まれることを特徴とする、請求項１に記載の光学システム。 The optical system according to claim 1, wherein the wavelength variable light source includes a wavelength variable laser.

前記波長可変光源に広帯域光源に縦続接続された波長可変光フィルタが含まれることを特徴とする、請求項１に記載の光学システム。 The optical system according to claim 1, wherein the wavelength tunable light source includes a wavelength tunable optical filter cascaded with a broadband light source.

前記作成された強度プロファイルの波長分解能が、前記サンプリング・レートと前記同調率の比に基づくことを特徴とする、請求項１に記載の光学システム。 The optical system according to claim 1, wherein the wavelength resolution of the created intensity profile is based on a ratio of the sampling rate and the tuning rate.

前記処理装置が、前記作成された強度プロファイルから前記ＳＰＲセンサの共振波長を識別することを特徴とする、請求項１に記載の光学システム。 The optical system according to claim 1, wherein the processing device identifies a resonance wavelength of the SPR sensor from the created intensity profile.

さらに、前記共振波長が前記指定された波長範囲外で生じると、前記入射信号の入射角を調整して、調整された入射角において、前記ＳＰＲセンサの前記共振波長が前記指定された波長範囲内にあるようにする回転ステージが含まれることを特徴とする、請求項５に記載の光学システム。 Further, when the resonant wavelength occurs outside the designated wavelength range, the incident angle of the incident signal is adjusted, and the resonant wavelength of the SPR sensor is within the designated wavelength range at the adjusted incident angle. The optical system according to claim 5, further comprising: a rotation stage configured to be located in the stage.

前記処理装置が、前記ＳＰＲセンサの１つ以上の属性の変化に関連した共振波長のシフトを識別することを特徴とする、請求項５に記載の光学システム。 6. The optical system of claim 5, wherein the processing device identifies a shift in resonant wavelength associated with a change in one or more attributes of the SPR sensor.

前記識別された共振波長のシフトが、前記ＳＰＲセンサの検知媒体における屈折率の変化に対応することを特徴とする、請求項７に記載の光学システム。 8. The optical system of claim 7, wherein the identified resonant wavelength shift corresponds to a change in refractive index in a sensing medium of the SPR sensor.

前記処理装置が、前記ＳＰＲセンサの１つ以上の属性の変化に関連した、前記作成された強度プロファイルにおけるシフトを識別することを特徴とする、請求項１に記載の光学システム。 The optical system of claim 1, wherein the processing device identifies a shift in the created intensity profile associated with a change in one or more attributes of the SPR sensor.

前記作成された強度プロファイルにおいて識別されたシフトが、前記ＳＰＲセンサの検知媒体における屈折率の変化に対応することを特徴とする、請求項９に記載の光学システム。 The optical system of claim 9, wherein the shift identified in the created intensity profile corresponds to a change in refractive index in a sensing medium of the SPR sensor.

指定された波長範囲にわたって、ＳＰＲセンサを照射する入射信号を提供する光源と、
検出器と、
前記ＳＰＲセンサと前記検出器の間に配置された波長可変光フィルタと、
あるサンプリング・レートで、前記検出された強度をサンプリングし、同調率と前記サンプリング・レートによって確立される波長分解能で、前記検出された強度の前記サンプリング結果から、前記ＳＰＲセンサに関連した強度プロファイルを作成する処理装置
とを備え、
前記波長可変光フィルタが前記指定された波長範囲内において、前記同調率で同調されると、前記検出器は、前記ＳＰＲセンサからの反射信号の強度を検出することからなる、光学システム。 A light source that provides an incident signal that illuminates the SPR sensor over a specified wavelength range;
A detector;
A tunable optical filter disposed between the SPR sensor and the detector;
The detected intensity is sampled at a sampling rate, and an intensity profile associated with the SPR sensor is obtained from the sampling result of the detected intensity at a wavelength resolution established by a tuning rate and the sampling rate. A processing device to create,
An optical system wherein the detector detects the intensity of the reflected signal from the SPR sensor when the tunable optical filter is tuned at the tuning rate within the specified wavelength range.

前記作成された強度プロファイルの前記波長分解能が、前記サンプリング・レートと前記同調率の比に基づくことを特徴とする、請求項１１に記載の光学システム。 The optical system according to claim 11, wherein the wavelength resolution of the created intensity profile is based on a ratio of the sampling rate and the tuning rate.

前記処理装置によって、前記作成された強度プロファイルから前記ＳＰＲセンサの共振波長が識別されることを特徴とする、請求項１１に記載の光学システム。 The optical system according to claim 11, wherein a resonance wavelength of the SPR sensor is identified from the created intensity profile by the processing device.

前記処理装置によって、前記ＳＰＲセンサの１つ以上の属性の変化に関連した前記作成された強度プロファイルにおけるシフトが識別されることを特徴とする、請求項１１に記載の光学システム。 12. The optical system of claim 11, wherein the processing device identifies a shift in the created intensity profile associated with a change in one or more attributes of the SPR sensor.

前記作成された強度プロファイルにおいて識別されたシフトが、前記ＳＰＲセンサの検知媒体における屈折率の変化に対応することを特徴とする、請求項１４に記載の光学システム。 The optical system of claim 14, wherein the shift identified in the created intensity profile corresponds to a change in refractive index in a sensing medium of the SPR sensor.

前記処理装置によって、前記ＳＰＲセンサの１つ以上の属性の変化に関連した前記共振波長のシフトが識別されることを特徴とする、請求項１３に記載の光学システム。 The optical system of claim 13, wherein the processing device identifies a shift in the resonant wavelength associated with a change in one or more attributes of the SPR sensor.

前記共振波長において識別された前記シフトが、前記ＳＰＲセンサの検知媒体における屈折率の変化に対応することを特徴とする、請求項１６に記載の光学システム。 The optical system of claim 16, wherein the shift identified at the resonant wavelength corresponds to a change in refractive index in a sensing medium of the SPR sensor.

さらに、前記共振波長が前記指定された波長範囲外で生じると、前記入射信号の入射角を調整して、調整された入射角において、前記ＳＰＲセンサの前記共振波長が前記指定された波長範囲内に入るようにする回転ステージが含まれることを特徴とする、請求項１３に記載の光学システム。 Further, when the resonant wavelength occurs outside the designated wavelength range, the incident angle of the incident signal is adjusted, and the resonant wavelength of the SPR sensor is within the designated wavelength range at the adjusted incident angle. 14. The optical system according to claim 13, characterized in that a rotation stage is included for entering.

ある波長範囲にわたって、入射信号でＳＰＲセンサを照射するステップと、
ある同調率で、前記波長範囲内において、前記入射信号及び前記ＳＰＲセンサからの反射信号の少なくとも一方に与えられた波長弁別限界で、前記反射信号の強度を検出するステップと、
あるサンプリング・レートで前記検出された強度をサンプリングするステップと、
前記同調率及び前記サンプリング・レートによって決まる波長分解能で、前記サンプリング結果から前記ＳＰＲセンサに関連した強度プロファイルを作成するステップ
とを含む、方法。 Illuminating the SPR sensor with an incident signal over a wavelength range;
Detecting the intensity of the reflected signal within a wavelength range with a wavelength discrimination limit given to at least one of the incident signal and the reflected signal from the SPR sensor within the wavelength range at a tuning rate;
Sampling the detected intensity at a sampling rate;
Creating an intensity profile associated with the SPR sensor from the sampling results with a wavelength resolution determined by the tuning rate and the sampling rate.

前記波長弁別限界が、波長可変光源で前記入射信号を発生することによって、前記入射信号に与えられることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。 The method of claim 19, wherein the wavelength discrimination limit is provided to the incident signal by generating the incident signal with a tunable light source.

前記波長弁別限界が、前記入射信号を発生する光源と前記ＳＰＲセンサの間に配置された波長可変光フィルタを介して、前記入射信号に与えられることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。 20. The method of claim 19, wherein the wavelength discrimination limit is provided to the incident signal through a tunable optical filter disposed between the light source generating the incident signal and the SPR sensor. .

前記波長弁別限界が、前記ＳＰＲセンサと前記ＳＰＲセンサからの反射信号の強度を検出する検出器の間に配置された波長可変光フィルタを介して、前記反射信号に与えられることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。 The wavelength discrimination limit is given to the reflected signal through a wavelength tunable optical filter disposed between the SPR sensor and a detector that detects the intensity of the reflected signal from the SPR sensor. The method of claim 19.

さらに、前記作成された強度プロファイルから前記ＳＰＲセンサの共振波長を識別するステップを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。 The method of claim 19, further comprising identifying a resonant wavelength of the SPR sensor from the created intensity profile.

さらに、前記ＳＰＲセンサの１つ以上の属性の変化に関連した、前記作成された強度プロファイルにおけるシフトを識別するステップを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。 The method of claim 19, further comprising identifying a shift in the created intensity profile associated with a change in one or more attributes of the SPR sensor.

前記作成された強度プロファイルにおいて識別されたシフトが、前記ＳＰＲセンサの検知媒体における屈折率の変化に対応することを特徴とする、請求項２４に記載の方法。 25. The method of claim 24, wherein the shift identified in the created intensity profile corresponds to a change in refractive index in a sensing medium of the SPR sensor.

さらに、前記ＳＰＲセンサの１つ以上の属性の変化に関連した前記共振波長のシフトを識別するステップを含むことを特徴とする、請求項２３に記載の方法。 24. The method of claim 23, further comprising identifying a shift in the resonant wavelength associated with a change in one or more attributes of the SPR sensor.

前記共振波長において識別された前記シフトが、前記ＳＰＲセンサの検知媒体における屈折率の変化に対応することを特徴とする、請求項２６に記載の方法。 27. The method of claim 26, wherein the shift identified at the resonant wavelength corresponds to a change in refractive index in a sensing medium of the SPR sensor.

さらに、前記共振波長が前記指定された波長範囲外で生じると、前記入射信号の入射角を調整して、調整された入射角において、前記ＳＰＲセンサの前記共振波長が前記指定された波長範囲内に入るようにするステップを含むことを特徴とする、請求項２３に記載の方法。 Further, when the resonant wavelength occurs outside the designated wavelength range, the incident angle of the incident signal is adjusted, and the resonant wavelength of the SPR sensor is within the designated wavelength range at the adjusted incident angle. 24. A method according to claim 23, comprising the step of allowing to enter.

少なくとも１つのＳＰＲセンサ内の一連のターゲットを照射する入射信号を提供する波長可変光源と、
前記入射信号が、指定された波長範囲にわたってある同調率で同調されると、前記一連のターゲットからの一連の反射信号の強度を検出する検出素子のアレイと、
前記検出素子のアレイに結合されて、あるサンプリング・レートで前記検出素子のそれぞれからの前記検出された強度をサンプリングし、前記同調率と前記サンプリング・レートに基づく波長分解能で、前記検出素子のそれぞれからの前記検出された強度の前記サンプリング結果から前記一連のターゲットのそれぞれに関連した強度プロファイルを作成する処理装置
とを備える、光学システム。 A tunable light source that provides an incident signal that illuminates a series of targets in at least one SPR sensor;
An array of detector elements that detect the intensity of a series of reflected signals from the series of targets when the incident signal is tuned at a tuning rate over a specified wavelength range;
Coupled to the array of detection elements to sample the detected intensity from each of the detection elements at a sampling rate, each with a wavelength resolution based on the tuning rate and the sampling rate, And a processing device that creates an intensity profile associated with each of the series of targets from the sampling result of the detected intensity from.

前記波長可変光源に波長可変レーザが含まれることを特徴とする、請求項２９に記載の光学システム。 30. The optical system according to claim 29, wherein the tunable light source includes a tunable laser.

前記波長可変光源に広帯域光源に縦続接続された波長可変光フィルタが含まれることを特徴とする、請求項２９に記載の光学システム。 30. The optical system according to claim 29, wherein the wavelength tunable light source includes a wavelength tunable optical filter cascaded with a broadband light source.

さらに、前記波長可変光源と前記一連のターゲットの間に配置されたコリメーティング素子が含まれることを特徴とする、請求項２９に記載の光学システム。 30. The optical system of claim 29, further comprising a collimating element disposed between the tunable light source and the series of targets.

さらに、光学スプリッタと、前記波長可変光源と前記一連のターゲットの間に配置された一連のコリメータとが含まれることを特徴とする、請求項２９に記載の光学システム。 30. The optical system of claim 29, further comprising an optical splitter and a series of collimators disposed between the tunable light source and the series of targets.

さらに、前記一連のターゲットと前記検出素子アレイとの間に配置された集束素子が含まれることを特徴とする、請求項２９に記載の光学システム。 30. The optical system of claim 29, further comprising a focusing element disposed between the series of targets and the detector element array.

指定された波長範囲にわたって、少なくとも１つのＳＰＲセンサ内の一連のターゲットを照射する入射信号を提供する光源と、
検出素子のアレイと、
前記一連のターゲットと前記検出素子のアレイとの間に配置された波長可変光フィルタと、
あるサンプリング・レートで、前記検出素子のアレイ内の検出素子からの前記検出された強度をサンプリングし、同調率と前記サンプリング・レートによって確立される波長分解能で、前記検出素子のそれぞれからの前記検出された強度の前記サンプリング結果から、前記一連のターゲットに関連した強度プロファイルを作成する処理装置
とを備え、
前記波長可変光フィルタが、前記指定された波長範囲内において、前記同調率で同調されると、前記検出素子のアレイは、前記一連のターゲットのうちの対応するターゲットからの一連の反射信号の強度を検出することからなる、光学システム。 A light source that provides an incident signal that illuminates a series of targets in at least one SPR sensor over a specified wavelength range;
An array of detector elements;
A tunable optical filter disposed between the series of targets and the array of detection elements;
Sampling the detected intensity from the detector elements in the array of detector elements at a sampling rate, and detecting the detection from each of the detector elements with a wavelength resolution established by the tuning rate and the sampling rate A processing device for creating an intensity profile associated with the series of targets from the sampling results of the measured intensity,
When the tunable optical filter is tuned with the tuning rate within the specified wavelength range, the array of detector elements is the intensity of a series of reflected signals from a corresponding target of the series of targets. An optical system consisting of detecting.

さらに、前記一連のターゲットと前記検出素子のアレイの間に配置された集束素子が含まれることを特徴とする、請求項３５に記載の光学システム。 36. The optical system of claim 35, further comprising a focusing element disposed between the series of targets and the array of detection elements.